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Interconnessioni elettriche: nel Mediterraneo brilla un "anello solare" Stampa E-mail

di Francois Meslier (MEDELEC), Jacques Kappauf (OME) e Matteo Urbani (OME)


La crescita demografica nella zona Sud e Sud-Est del Mediterraneo dovrebbe raggiungere i 330 milioni di abitanti nel 2020, per un consumo di energia di circa 550 Mtep e di più di 1.100 TWh di elettricità. Per far fronte ad una tale domanda di elettricità, con un tasso di crescita annuo del 6,2 per cento, sarà necessario raddoppiare la capacità installata attraverso la costruzione di nuove centrali per un totale stimato di oltre 120.000 MW entro il 2020. A questo si deve aggiungere il necessario rinnovamento di circa 180 vecchie centrali, la cui capacità di 22.000 MW rappresenta oggi il 29 per cento della capacità termica installata, per un rendimento medio compreso tra il 22 e il 33 per cento (dati 2006).
Per dare una risposta concreta ed efficiente a tali pressanti istanze energetiche occorrerebbe incrementare la capacità di generazione elettrica (circa 10.000 MW ogni anno) garantendo inoltre la piena affidabilità delle centrali, aumentando le riserve di capacità e preoccupandosi della sicurezza delle reti dell’intera regione mediterranea. Un intelligente sfruttamento delle interconnessioni elettriche e un loro rafforzamento permetterebbe di incrementare gli scambi di elettricità tra Paesi, favorendo una politica di interdipendenza energetica regionale assolutamente auspicabile.
Nel 2006, nella regione del Mediterraneo, sono stati scambiati circa 70 TWh di elettricità, ma solo il 10 per cento tra i Paesi della riva Sud, ovvero il 4 per cento della domanda totale. Diversi progetti di interconnessioni sono oggi allo studio e nel prossimo decennio la maggior parte dei Paesi del Sud e Sud-Est del bacino saranno interconnessi attraverso un unico “anello elettrico” che consentirà a sua volta di integrare l’intero sistema europeo (UCTE) al resto della regione. Di fronte a questo scenario futuro, lo sviluppo del Piano Solare Mediterraneo (MSP) potrebbe avere un forte impatto sul futuro dei progetti di interconnessioni elettriche tra i Paesi dell’area Sud e Sud-Est del Mediterraneo e tra questi ultimi e l’Unione europea. Il progetto di un anello elettrico Euro-Mediterraneo consentirebbe di valorizzare il potenziale energetico dei Paesi della sponda Sud, dotati di una fonte energetica inesauribile quale l’energia solare.


LA SITUAZIONE ATTUALE
Oggi, la regione del Mediterraneo è articolata in quattro sistemi di rete differenti senza alcuna continuità elettrica tra loro. Il sistema europeo UCTE rappresenta il primo blocco ed è raccordato alla rete di trasporto marocchina, algerina e tunisina dal 1997, quando la prima interconnessione transfrontaliera sottomarina tra Marocco e Spagna fu costruita.
Nel 2000 la Turchia, che costituisce un blocco a sé, ha ufficialmente espresso la volontà di raccordare il proprio sistema di rete nazionale al sistema UCTE. Entro la fine del 2009, dopo anni di lavori e di studi effettuati dall’operatore turco, l’allineamento integrale della rete nazionale agli standard UCTE dovrebbe essere completato. Una volta che tale adattamento sarà valutato positivamente, si potrà passare alla fase operativa il cui obiettivo sarà di verificare la reale interoperabilità delle reti interconnesse in corrente alternata.

Il terzo blocco riunisce Libia, Egitto, Giordania, Palestina, Libano e Siria; mentre il quarto ed ultimo blocco è rappresentato da Israele, che ancora oggi costituisce un sistema indipendente.
Per gli operatori locali questa situazione non può durare in eterno, in quanto rappresenta un’anomalia tecnica costosa e inefficiente. Una volta che le tensioni politiche saranno risolte facendo prevalere il buon senso, non sarà difficile per Israele connettersi sincronicamente ai Paesi vicini: eventuali potenziamenti delle apparecchiature elettriche dovranno tuttavia essere presi in considerazione.


POSSIBILI SVILUPPI A BREVE TERMINE
Come è stato osservato prima, l’obiettivo principale dovrebbe essere quello di creare un sistema elettrico totalmente integrato mediante la costruzione di alcune interconnessioni transfrontaliere strategiche intorno (e/o attraverso) al bacino del Mediterraneo. Tuttavia, affinché tale progetto trovi reale attuazione bisognerà superare alcuni ostacoli tecnici registrati in alcuni punti nevralgici della regione.

L’interconnessione Tunisia – Libia – Egitto
Il collegamento tra Tunisia e Libia costituisce un esempio importante del tipo di problemi che si possono incontrare quando si vogliono interconnettere sistemi elettrici di Paesi diversi. Il 21 novembre 2005 è stato effettuato un primo tentativo di connessione tra i due sistemi, con l’obiettivo di creare un’unica rete integrata che avrebbe permesso a tutti i Paesi dell’Unione europea e ai Paesi della sponda Sud, dal Marocco alla Siria, di essere connessi in maniera sincrona.
Tuttavia, l’esperimento è stato interrotto immediatamente per il rischio che si verificasse qualche incidente sull’intero sistema dell’area del Maghreb. Uno studio di quanto accaduto ha messo in luce numerose inefficienze strutturali che dovranno essere colmate quanto prima, se si vuole raggiungere l’obiettivo di realizzare il cosiddetto “Mediterranean ring”.
Il prossimo tentativo dovrà seguire una procedura rigorosa, articolata in due fasi successive: la connessione al sistema UCTE della sola Libia, in un primo momento, e del resto dei Paesi della regione un giorno dopo.

Perché due fasi. Prima di tutto, il sistema libico è estremamente lungo (2.500 km) e non ancora sufficientemente potente, a differenza della rete egiziana che oggi rappresenta il sistema elettrico più sviluppato e potente dell’intera regione del Maghreb e del Mashreq. Una connessione delle reti locali Nordafricane e Mediorientali al sistema UCTE comporterebbe che ogni deviazione di potenza (power deviation) o scompenso del carico di generazione (load-generation unbalance) venga compensata dal sistema UCTE, attivando i piani di difesa sulle interconnessioni transfrontaliere internazionali. Questa azione straordinaria produrrebbe conseguenze estremamente onerose e rischiose per l’intera rete europea. Il sistema UCTE, infatti, a differenza dei sistemi dei Paesi del Sud e del Sud-Est, connessi tra loro in modo lineare, è organizzato secondo un articolato modello a ragnatela (spider-grid). Questa differenza strutturale produce l’effetto di aumentare il transmission reliability margin (TRM) ad ogni deviazione di potenza alle frontiere con gli altri Paesi, consumando di conseguenza un parte importante della total transmission capacity (TTC) sulle interconnessioni transfrontaliere.
Se si dovesse ancora verificare un incidente come quello del novembre 2005, si avrebbe la conferma che una connessione sincrona non è attuabile, o comunque troppo complicata e rischiosa. Una delle soluzioni possibili potrebbe essere quella di costruire un cavo DC tra Libia ed Egitto; le chance che una connessione in corrente alternata abbia successo sono infatti molto scarse. Un’operazione di questo tipo costerebbe circa 40 milioni di euro, che servirebbero per finanziare la costruzione di un cavo in corrente continua (DC) da 300 MW; una volta presa la decisione di passare all’azione, il tempo stimato è di circa 2 anni.

L’interconnessione con la Turchia
La Turchia dovrebbe effettuare il primo tentativo di collegamento in corrente alternata con il sistema UCTE entro la fine del 2009. I risultati dell’ultimo studio del 2007 sullo “stato di salute” del sistema elettrico turco sembrano dare il via libera definitivo alle operazioni di interconnessione di tipo sincrono. Tuttavia, bisogna sottolineare quanto lo studio stesso ha rilevato, ovvero la necessità di migliorare il sistema di controllo della frequenza dell’infrastruttura turca, pre condizione essenziale alla realizzazione del progetto.
La Turchia ha già numerose interconnessioni transfrontaliere con gli altri Paesi confinanti (vedi Figura 3), sebbene non si tratti di connessioni in corrente alternata, ma di collegamenti isolati come alcuni impianti di generazione idroelettrici direttamente collegati al sistema siriano. Se la Turchia dovesse confermare la volontà di essere connessa in modo sincrono al sistema europeo UCTE, prima o poi si presenterà il problema di come mantenere la continuità elettrica con i sistemi dei Paesi vicini, quali Siria, Iraq, Iran, Armenia e Georgia. L’eventualità di poter essere obbligati un giorno, per garantire la sicurezza e la stabilità della rete europea, a dover introdurre dei collegamenti in corrente continua, limitando così l’estensione del sistema UCTE, non deve essere esclusa. Il problema sarà più che altro di ordine geografico, ovvero dove arrestarsi.

Sembra tuttavia chiaro che se la Turchia intenderà connettersi in modo sincrono alla rete UCTE, sarà inevitabile una connessione del suo sistema ai sistemi elettrici dei Paesi limitrofi mediante cavi in corrente continua (salvo, in via eccezionale, la Siria). Altrimenti, se si dovesse optare per la decisione inversa, ovvero una connessione con i Paesi europei mediante cavi DC, la Turchia sarebbe libera di scegliere un collegamento sincrono con i suoi vicini mediorientali. Le conclusioni dello studio tecnico per l’interconnessione dei sistemi europeo e russo, ad esempio, hanno bocciato il modello sincrono, scegliendo la soluzione DC back to back. In ogni caso, una decisione definitiva sull’interconnessione UCTE-Turchia è prevista per la fine dell’anno.
Se dovesse essere di tipo sincrono, sarebbe subito disponibile e dunque operativa. Altrimenti, saranno necessari due anni per costruire due stazioni DC back to back con la Grecia e la Bulgaria. Durante il periodo di prova, la capacità di trasmissione tra Turchia e UCTE sarà limitata a 500 MW, in ambo le direzioni. Il limite che dovrà esser rispettato sarà poi fissato a 1.500 MW. Una volta risolta la questione europea, la Turchia potrà esaminare il caso siriano e cominciare a studiare le soluzioni migliori per un collegamento sincrono. Attualmente, l’interconnessione con la Siria è di 400 kV e viene sfruttata per operazioni isolate; come accennato precedentemente, si tratta di alcune centrali idroelettriche direttamente raccordate con la rete siriana.


PROSPETTIVE DI LUNGO PERIODO
Il completamento del “Mediterranean Electrical Loop” permetterà ai Paesi del Sud e Sud-Est della regione di esportare i primi MW d’origine solare verso l’Europa, una vera e propria rivoluzione nel panorama energetico Euro-Mediterraneo e un modello da seguire per i Paesi del resto del globo. Tuttavia, per poter aumentare la quantità di MW solari destinati ad approvvigionare l’Europa, sarà necessario aumentare anche la capacità di trasporto delle reti di interconnessione con i Paesi del Nord, il che comporterà la costruzione di nuovi collegamenti transfrontalieri.

Ad oggi, le decisioni che già sono state prese in merito alla costruzione di nuove linee transfrontaliere riguardano le interconnessioni tra Spagna e Marocco, e l’allaccio della Turchia al sistema UCTE.
L’interconnessione tra Spagna e Marocco è costituita oggi da due linee sottomarine di una capacità ciascuna pari a 700 MVA (400 kV AC). Recentemente, le autorità marocchine hanno presentato una richiesta ufficiale di aumento della capacità di trasporto tra i due Paesi. Un gruppo di lavoro bilaterale è stato dunque creato per studiare la questione, con la collaborazione dell’ONE (Office National de l’Electricité – Marocco) e di REE (Red Electrica de España), con l’obiettivo di trovare la soluzione più efficace e sicura. Tra Turchia ed Europa l’NTC sarà di 1.500 MW, indipendentemente dal fatto che la connessione sia in corrente continua o alternata.
A questo punto è opportuno chiarire quali saranno le strategie per il 2020. Operatori del settore e attori istituzionali si trovano oggi di fronte a due opzioni distinte: la costruzione di nuove interconnessioni sottomarine che attraversino il Mediterraneo verticalmente e che vedono l’Italia protagonista con ben tre progetti d’interconnessioni con tre Paesi diversi; un rafforzamento delle interconnessioni tra Spagna e Marocco, e tra Turchia e sistema UCTE. Passiamo ora al setaccio le due diverse opzioni strategiche.

La prima strategia prevede una serie di progetti attraverso il Mediterraneo per collegare le due sponde e per valorizzare meglio il Mediterranean Solar Plan. Qui di seguito una sintesi dei progetti al vaglio.
Tra Spagna e Algeria il progetto che è già stato investigato è quello di una doppia interconnessione DC costituita da due linee da 1.000 MW ciascuna. I costi del progetto sono elevati (800 milioni di euro per 1.000 MW), e le questioni legate al meccanismo di finanziamento dell’opera ancora irrisolte. Inoltre, non è ancora ben chiara la posizione che i Paesi interessati vorranno prendere per quanto riguarda gli aspetti regolamentari. Intanto, per il momento, Sonelgaz ha già negoziato con l’ONE il diritto di transito per accedere alle interconnessioni dello stretto di Gibilterra.
Un secondo progetto prevede la costruzione di due line da 500 MW ciascuna che dovrebbero collegare l’Italia all’Algeria. Il collegamento raggiungerebbe la Sardegna per poi biforcarsi da una parte, con la connessione già esistente con la Corsica, e dall’altra, con la connessione che unisce la Sardegna al resto della penisola italiana, il tutto per un costo totale di circa 700 milioni di euro per 1.000 MW.
Un terzo progetto è quello dell’interconnessione tra Italia e Tunisia (1.000 MW): due cavi DC da 600 MW. I costi si aggirano intorno ai 700 milioni di euro per 1.000 MW, ma la forza del progetto risiede nel legame che esiste tra l’investimento in capacità di trasporto e quello in capacità di produzione a monte, con la costruzione di una centrale fossil-fired da 1.200 MW in Tunisia. Il collegamento dovrebbe farsi secondo uno schema di tipo merchant line, dove la proprietà della rete resterà nelle mani della compagnia produttrice di elettricità con 800 MW dispensati dall’obbligo di garantire un equo accesso alla rete (Third Pass Access).

L’ultimo progetto interessa ancora l’Italia e consiste nel collegamento con la Libia mediante due cavi DC, da 500 MW l’uno. Un’opzione presa di recente in considerazione è quella di far passare le linee attraverso Malta, consentendo così all’isola di essere connessa all’anello elettrico Mediterraneo, con tutti i benefici che ciò comporterebbe. Tuttavia, qualora il collegamento con la Tunisia dovesse essere realizzato, la rete siciliana mal sopporterebbe un’altra interconnessione, i rischi di congestione sarebbero troppo elevati. La Calabria potrebbe rappresentare allora un soluzione alternativa da non escludere, i costi dovrebbero a questo punto superare i 900 milioni di euro per 1.000 MW.
I nostri colleghi del Cesi hanno studiato dettagliatamente tutti gli aspetti tecnici di ciascuno dei progetti qui presentati, concludendo che tutti sono tecnicamente realizzabili. Ci sarebbe anche l’idea di collegare la Grecia all’Egitto e alla Libia passando per l’isola di Creta, ma si tratta di un progetto ancora in una fase embrionale. Nel complesso, i progetti d’interconnessioni sottomarine tra le due sponde del Mediterraneo dovrebbero favorire l’esportazione di almeno 5 GW di elettricità generata grazie allo sfruttamento dell’energia solare verso l’Europa. Ovviamente non tutta la capacità disponibile sarà utilizzata per l’MSP (Mediterranean Solar Plan), nel complesso infatti si dovrebbe raggiungere una capacità pari a circa 7 GW. Quali tra questi progetti troveranno reale attuazione? Con quale capacità? Quale sarà l’impatto sulla rete esistente?
La seconda strategia privilegia il mantenimento dello status quo, accompagnato da una serie di interventi per rinforzare la connessione tra Marocco e Spagna e il collegamento tra Turchia e sistema UCTE.
La critica principale, mossa alla prima strategia dai sostenitori di questa seconda soluzione, riguarda principalmente l’aspetto economico dei progetti d’interconnessioni sottomarine. I costi per costruire questo tipo di linee sarebbero infatti insostenibili. A tal proposito, Ahmed Rahmouni dell’ONE ha proposto un’elegante soluzione che prevede di rinforzare tutti i collegamenti esistenti o che sono già in via di costruzione (Figura 6).

Si tratterebbe di incrementare l’interconnessione con la Turchia di 2 GW mediante la costruzione di due circuiti aerei (overhead circuits) da 400 kV ciascuno ai confini con la Grecia e con la Bulgaria. Altrimenti, si potrebbe optare per la costruzione di un’interconnessione tra Turchia e Romania, mediante un cavo DC di 1 GW.
Quanto al collegamento tra Marocco e Spagna, sembra chiaro che un rafforzamento delle linee esistenti sia inevitabile. Due o tre linee da 700 MW in corrente alternata dovrebbero permettere di rispondere alle prospettive di crescita dei flussi elettrici tra il Nord e il Sud del Mediterraneo. Tuttavia, a tale aumento della capacità d’interconnessione dovrà essere abbinata un’importante azione di consolidamento delle reti esistenti. Juan Rodriguez del REE ha invece proposto una soluzione più modesta, ovvero la conversione dell’attuale interconnessione in corrente alternata (AC) a un tipo di collegamento in corrente continua (DC), utilizzando gli stessi cavi per un totale di 3.000 MW e senza alcun impatto ambientale.
In ogni caso, sarà necessario che gli operatori di rete dei differenti Paesi intensifichino i loro rapporti di cooperazione, non dimenticando che qualunque scelta verrà presa comporterà un investimento importante per rafforzare e consolidare i sistemi elettrici nazionali e internazionali dei Paesi del Sud e Sud-Est del Mediterraneo.

 
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